(57)【要約】【課題】読み取り面上に指が置かれるまでの時間に無駄な電力の消費を抑制できる指紋センサー、指紋照合装置および指紋読み取り方法を提供する。【解決手段】複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第１読み取り面を備え、第１読み取り面に置かれた指の指紋データを取得する指紋データ取得センサー２２と、第１読み取り面とは異なる領域、例えば近傍において、少なくとも１つのセンサーセルが設けられた第２読み取り面を備え、第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得する指置き検知センサー２３と、指置き検知センサーから得られたデータが入力されて第２読み取り面上の指の有無を検知し、第２読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに指紋データ取得の開始信号を出力する検知部２４とを有する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第１読み取り面を備え、前記第１読み取り面に置かれた指の指紋データを取得する指紋データ取得センサーと、
前記第１読み取り面と異なる領域において少なくとも１つのセンサーセルが設けられた第２読み取り面を備え、前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得する指置き検知センサーと、
前記指置き検知センサーから得られたデータが入力されて前記第２読み取り面上の指の有無を検知し、前記第２読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに指紋データ取得の開始信号を出力する検知部と
を有する指紋センサー。
【請求項２】
前記指置き検知センサーの第２読み取り面が前記第１読み取り面の近傍に配置されている
請求項１に記載の指紋センサー。
【請求項３】
前記指置き検知センサーによる前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータの取得と、前記検知部による前記指置き検知センサーから得られたデータから前記第２読み取り面上の指の有無の検知を周期的に行う
請求項１に記載の指紋センサー。
【請求項４】
前記検知部が、前記指置き検知センサーから周期的に得られたデータから、複数回連続して前記第２読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに、前記指紋データ取得の開始信号を出力する
請求項３に記載の指紋センサー。
【請求項５】
前記第１読み取り面が指紋領域よりも小さく、前記第１読み取り面に指を接触させながら移動させたときに指の指紋領域を分割して読み取り、
前記分割して得られた指紋データを１つに合成する再構成部をさらに有する
請求項１に記載の指紋センサー。
【請求項６】
前記第１読み取り面が指紋領域以上の大きさであり、前記第１読み取り面で指の指紋領域を一度に読み取る
請求項１に記載の指紋センサー。
【請求項７】
第１読み取り面を備え、前記第１読み取り面に置かれた指の指紋データを取得する指紋データ取得センサーと、
前記第１読み取り面と異なる領域に配置された第２読み取り面を備え、前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得する指置き検知センサーと、
前記指置き検知センサーから得られたデータが入力されて前記第２読み取り面上の指の有無を検知し、前記第２読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに指紋データ取得の開始信号を出力する検知部と
前記指紋データ取得センサーで取得された指紋データとは別の予め取得された指紋データを登録データとして記憶する記憶部と、
前記指紋データ取得センサーで取得された指紋データと、前記登録データを照合する照合部と
を有する指紋照合装置。
【請求項８】
複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第１読み取り面と前記第１読み取り面と異なる領域において少なくとも１つのセンサーセルが設けられた第２読み取り面を備えた指紋センサーにより、前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得するステップと、
前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータから前記第２読み取り面上の指の有無を検知するステップと、
前記第２読み取り面上の指の有無を検知した結果、前記第２読み取り面上に指が置かれたことを検知した後に、前記第１読み取り面から指紋データ取得するステップと
を有する指紋読み取り方法。
【請求項９】
前記第２読み取り面が前記第１読み取り面の近傍に設けられた指紋センサーを用いる
請求項８に記載の指紋読み取り方法。
【請求項１０】
前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータの取得と、前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを用いた前記第２読み取り面上の指の有無の検知を周期的に行う
請求項８に記載の指紋読み取り方法。
【請求項１１】
周期的に得られた前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータから、複数回連続して前記第２読み取り面上に指が置かれたことを検知した後に、前記第１読み取り面から指紋データ取得する
請求項１０に記載の指紋読み取り方法。
【請求項１２】
前記第１読み取り面が指紋領域よりも小さく、前記第１読み取り面に指を接触させながら移動させたときに指の指紋領域を分割して読み取り、
前記分割して得られた指紋データを１つに合成するステップをさらに有する
請求項８に記載の指紋読み取り方法。
【請求項１３】
前記第１読み取り面が指紋領域以上の大きさであり、前記第１読み取り面で指の指紋領域を一度に読み取る
請求項８に記載の指紋読み取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は指紋センサー、指紋照合装置および指紋読み取り方法に関し、特にスイープ式あるいはエリア式に対応した指紋センサー、指紋照合装置および指紋読み取り方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
指紋センサーは、コンピュータネットワーク上のセキュリティーシステムや、携帯端末などにおける本人確認ツールとして注目されている。指紋センサーに用いる指紋検出方法には、光学検出法や、例えば特許文献１で開示されている静電容量検出法などが知られている。
【０００３】
上記のような静電容量式の検出法は、指紋センサーの電極と指との間の静電容量値（以下単に容量値ともいう）を検知する方法である。
例えば、特許文献２には静電容量式の指紋センサーにおいて、ダミーセルからなるダミーブロックを設けることにより、製造バラツキによる寄生容量のバラツキの影響を低減した指紋センサーが開示されている。
【０００４】
上記のような静電容量式の指紋センサーおよびそれを備えた指紋照合装置は小型化しやすいため、携帯端末に搭載するのに有利な方式であり、現在積極的に静電容量方式の指紋センサーおよび指紋照合装置の開発が進められている。
【０００５】
ところが、携帯端末に搭載する場合、消費電力の低減は携帯端末の利用時間の拡大をもたらすために必須の項目となっている。
しかし、従来の指紋センサーは、指紋取得を動作させると指が指紋センサーの読み取り面上にあるなしに関係なく動作してしまい、読み取り面上に指が置かれるまでの時間に無駄な電力を消費してしまっていた。
【０００６】
特に、指紋領域よりも小さい読み取り面に指を接触させながら移動させ、指の指紋領域を分割して読み取る、いわゆるスイープ型の指紋センサーにおいては、短時間に大量のデータを取得および出力してしまうので、上記の問題は深刻となっている。
また、指紋領域以上の大きさの読み取り面で指の指紋領域を一度に読み取る、いわゆるエリア型の指紋センサーにおいても消費電力の低減が望まれている。
【特許文献１】特開平４−２３１８０３号公報
【特許文献２】特開２００３−２８６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、指紋センサーおよび指紋照合装置において、読み取り面上に指が置かれるまでの時間に無駄な電力を消費してしまい、消費電力が大きかったという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の指紋センサーは、複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第１読み取り面を備え、前記第１読み取り面に置かれた指の指紋データを取得する指紋データ取得センサーと、前記第１読み取り面と異なる領域において少なくとも１つのセンサーセルが設けられた第２読み取り面を備え、前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得する指置き検知センサーと、前記指置き検知センサーから得られたデータが入力されて前記第２読み取り面上の指の有無を検知し、前記第２読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに指紋データ取得の開始信号を出力する検知部とを有する。
【０００９】
上記の本発明の指紋センサーは、複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第１読み取り面を備えた指紋データ取得センサーと、第１読み取り面と異なる領域において少なくとも１つのセンサーセルが設けられた第２読み取り面を備えた指置き検知センサーと、検知部とを有する。
指置き検知センサーにおいて、第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータが取得され検知部に入力される。
検知部において、第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータから第２読み取り面上の指の有無が検知され、第２読み取り面上に指が置かれたことが検知されると、指紋データ取得の開始信号が指紋データ取得センサーに出力される。
指紋データ取得センサーにおいて、指紋データ取得の開始信号が入力されると、第１読み取り面に置かれた指の指紋データが取得される。
【００１０】
また、本発明の指紋照合装置は、第１読み取り面を備え、前記第１読み取り面に置かれた指の指紋データを取得する指紋データ取得センサーと、前記第１読み取り面と異なる領域に配置された第２読み取り面を備え、前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得する指置き検知センサーと、前記指置き検知センサーから得られたデータが入力されて前記第２読み取り面上の指の有無を検知し、前記第２読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに指紋データ取得の開始信号を出力する検知部と前記指紋データ取得センサーで取得された指紋データとは別の予め取得された指紋データを登録データとして記憶する記憶部と、前記指紋データ取得センサーで取得された指紋データと、前記登録データを照合する照合部とを有する。
【００１１】
上記の本発明の指紋照合装置は、複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第１読み取り面を備えた指紋データ取得センサーと、第１読み取り面と異なる領域において少なくとも１つのセンサーセルが設けられた第２読み取り面を備えた指置き検知センサーと、検知部と、記憶部と、照合部とを有する。
指置き検知センサーにおいて、第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータが取得され検知部に入力される。
検知部において、第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータから第２読み取り面上の指の有無が検知され、第２読み取り面上に指が置かれたことが検知されると、指紋データ取得の開始信号が指紋データ取得センサーに出力される。
指紋データ取得センサーにおいて、指紋データ取得の開始信号が入力されると、第１読み取り面に置かれた指の指紋データが取得される。
照合部において、指紋データ取得センサーで取得された指紋データと、予め記憶部に記憶されていた登録データとが照合される。
【００１２】
また、本発明の指紋読み取り方法は、複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第１読み取り面と前記第１読み取り面と異なる領域において少なくとも１つのセンサーセルが設けられた第２読み取り面を備えた指紋センサーにより、前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得するステップと、前記第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータから前記第２読み取り面上の指の有無を検知するステップと、前記第２読み取り面上の指の有無を検知した結果、前記第２読み取り面上に指が置かれたことを検知した後に、前記第１読み取り面から指紋データ取得するステップとを有する。
【００１３】
上記の本発明の指紋読み取り方法は、複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第１読み取り面とそれとは異なる領域において少なくとも１つのセンサーセルが設けられた第２読み取り面を備えた指紋センサーにより、第２読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得し、得られたデータから第２読み取り面上の指の有無を検知する。
この第２読み取り面上の指の有無を検知した結果、第２読み取り面上に指が置かれたことを検知した後に、第１読み取り面から指紋データ取得する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の指紋センサーは、指置き検知センサーに指が置かれたことを検知してから指紋データ取得センサーが起動するので、読み取り面上に指が置かれるまでの時間は、電力消費の主体である指紋データ取得センサーは動作しておらず、無駄な電力消費を防止して消費電力を抑制することができる。
【００１５】
本発明の指紋照合装置は、指置き検知センサーに指が置かれたことを検知してから指紋データ取得センサーが起動するので、読み取り面上に指が置かれるまでの時間は、電力消費の主体である指紋データ取得センサーは動作しておらず、無駄な電力の消費を防止して消費電力を抑制することができる。
【００１６】
本発明の指紋読み取り方法は、第１読み取り面と異なる領域に配置された第２読み取り面に指が置かれたことを検知した後に第１読み取り面から指紋データ取得するので、読み取り面上に指が置かれるまでの時間は第１読み取り面からの指紋データ取得動作をせずに済み、無駄な電力消費を防止して消費電力を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の指紋センサー、指紋照合装置および指紋読み取り方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
第１実施形態
本実施形態は、指紋領域よりも小さい読み取り面に指を接触させながら移動させ、指の指紋領域を分割して読み取る、いわゆるスイープ型の指紋センサーを備えた指紋照合装置である。
図１は本実施形態に係る指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る指紋照合装置１は、指紋センサー２と照合ブロック３から構成されている。
指紋センサー２は、センサー部２１を有する。センサー部２１は、第１読み取り面を有するスイープ型の指紋データ取得センサー２２と第２読み取り面を有する指置き検知センサー２３を含む。
また、指紋センサー２は、センサー部の周辺回路として、検知部２４および指紋データ取得センサー周辺部２５をさらに有する。
また、照合ブロック３は、記憶部３１と、データの再構成部を含む照合部３２とを有する。
【００１９】
例えば指紋照合装置１の電源が入ると、照合ブロック３から指紋センサー２へ起動信号ＳＴ１が送られる。
起動信号ＳＴ１を受けた指紋センサー２は、指紋データ取得センサー２２から指紋データＦＤを取得し、照合ブロック３に出力する。指紋センサー２の詳細な構成および動作については後述する。
照合ブロック３は、照合部３２に含まれる再構成部において指紋センサー２から入力された指紋データＦＤから指紋領域全体の指紋データに合成し、一方、上記で入力された指紋データＦＤとは別に予め取得された指紋データであって、記憶部３１に記憶されていた登録データを照合部３２に読み出し、照合部３２において両データを照合する。
照合の結果、即ち入力された指紋データＦＤと登録データの一致または不一致の別などを外部出力したり、あるいは、不図示の表示部で表示する。
【００２０】
以下、指紋センサー２の構成について説明する。
本実施形態に係る指紋照合装置の指紋センサー２は静電容量方式の指紋センサーであり、指紋データ取得センサー２２は複数のセンサーセルがアレイ状に配置された構成となっている。
図２は指紋データ取得センサー２２の模式断面図である。シリコン基板１０１上に、酸化シリコンなどの層間絶縁膜１０２を介して、各センサーセルを構成する金属電極１０３がアレイ状に配置され、その上層に酸化シリコンなどの保護層１０４が金属電極１０３を被覆して形成されている。保護層１０４の表面が、第１読み取り面となる。
第１読み取り面上に指Ｆが置かれると、指の表面と金属電極１０３間にコンデンサが構成される。ここで、指Ｆには指紋に起因する凹凸が存在するため、指の表面と金属電極１０３間の距離に応じて、各センサーセルにおいて構成される各コンデンサの静電容量値が異なってくる。
そこで、各コンデンサの静電容量値を読み取り、例えば得られた容量値（電荷）を電圧に変換し、さらにデジタル化して８ビット表示とすることで、指紋データを取得することができる。
【００２１】
指置き検知センサー２３は、基本的に指紋データ取得センサー２２と同様の断面を有する。即ち、シリコン基板上に層間絶縁膜を介して金属電極が設けられ、保護層で被覆されている。保護層の表面が、第２読み取り面となる。
指置き検知センサー２３は、指紋データ取得センサー２２と異なり、少なくとも１つのセンサーセルが設けられていればよく、複数個のセンサーを集積して、あるいは離散的に配置して設けてもよい。但し、第２読み取り面は第１読み取り面と異なる領域であり、第１読み取り面の近傍、例えば第１読み取り面に隣接して配置されることが好ましい。
【００２２】
図３は指紋センサー２のレイアウトの具体例を示す平面図である。
指紋データ取得センサー２２は長方形のエリアを有し、例えば１２８×１６個のセンサーがアレイ状に配置されて構成される。指紋データ取得時に動作である指のスライド方向ＤＲSに対して、長方形のエリアの短辺が平行となり、長辺が垂直となる。
指置き検知センサー２３は、指紋データ取得センサー２２のエリアの２つの長辺に沿って隣接し、例えば８個ずつ計１６個のセンサーセルが離散的に配置された構成となっている。
このように指置き検知センサー２３を指紋データ取得センサー２２の近傍、特に隣接して配置することで、指紋データ取得センサー２２に指が置かれたときには必ず指置き検知センサー２３上にも指が置かれている状態とすることができる。
センサー部の周辺回路である検知部２４および指紋データ取得センサー周辺部２５は、指置き検知センサー２３と指紋データ取得センサー２２の周辺のエリア（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）などに配置される。
【００２３】
図４は指置き検知センサー２３と検知部２４の具体的な構成を示す回路図である。
指置き検知センサー２３の各センサーセルにおいて指の表面との間にコンデンサを構成する電極が、スイッチＳＷ１を介して接地され、一方、スイッチＳＷ２を介して１本のセンスラインＳＬに接続されている。
また、上記の指置き検知センサー２３と全く同一の構成を有し、各センサーセルの電極がスイッチＳＷ３を介して接地され、一方、スイッチＳＷ４を介して上記のセンスラインＳＬに接続された構成となっている、比較用センサー２３ｒが設けられている。この比較用センサー２３ｒは、図３のレイアウトにおいて通常指が置かれない領域、例えばエリア２６ｃなどに配置される。
【００２４】
センスラインＳＬは検知部２４に接続されている。検知部２４は、例えばセンスアンプＳＡ１、コンパレータＣＰ１およびラッチ回路ＬＣ１などから構成され、出力ＯＵＴ１が得られる。
センスアンプＳＡ１およびコンパレータＣＰ１には、起動信号ＳＴ１の入力端子が設けられている。
【００２５】
図５（ａ）はセンスアンプＳＡ１の等価回路図である。
センスアンプＳＡ１は、例えば２つのＭＯＳトランジスタなどから構成され、各トランジスタの一方のソース・ドレインが負荷抵抗素子ＲＳを介して電源電圧Ｖddに接続され、他方のソース・ドレインがスイッチＳＷ７を介して電流源に接続される。２つの入力（ＩＮ１，ＩＮ２）は２つのＭＯＳトランジスタのゲートに接続しており、一方のトランジスタのソース・ドレインと負荷抵抗素子ＲＳの間から出力ＯＵＴ２が得られる。
図４をも参照すると、指置き検知センサー２３および比較用センサー２３ｒに設けられたスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ４）のＯＮ／ＯＦＦにより、指置き検知センサー２３あるいは比較用センサー２３ｒの各センサーセルの容量に蓄積された電荷がセンスアンプＳＡ１に入力されると、負荷抵抗素子ＲＳの構成に応じて、２つの入力（ＩＮ１，ＩＮ２）の差が増幅され、さらに電荷／電圧変換されて、出力ＯＵＴ２が得られ、これがコンパレータＣＰ１へ出力される。
ここで、スイッチＳＷ７は上述の起動信号ＳＴ１に応じてＯＮ／ＯＦＦされ、即ち、起動信号ＳＴ１を入力することでセンスアンプＳＡ１が起動する。
【００２６】
図５（ｂ）はコンパレータＣＰ１の等価回路図である。
コンパレータＣＰ１は、ＮＭＯＳトランジスタとＰＭＯＳトランジスタが直列に接続されて構成されるインバータの入力ＩＮ３と出力ＯＵＴ３がスイッチＳＷ６で接続された構成である。
図４をも参照すると、上記のセンスアンプＳＡ１に交互に指置き検知センサー２３と比較用センサー２３ｒの出力を入力することにより、センスアンプＳＡ１からの電圧出力が交互にコンパレータＣＰ１に入力され、指による容量値の増大が検出され、指の有無に応じて”０”または”１”データとしてラッチ回路ＬＣ１へ出力される。
ここで、入力端子にスイッチＳＷ８を介して接地ＧＮＤが接続され、このスイッチＳＷ８は上述の起動信号ＳＴ１に応じてＯＮ／ＯＦＦされ、即ち、起動信号ＳＴ１を入力することでコンパレータＣＰ１が起動する。
【００２７】
また、ラッチ回路ＬＣ１の出力ＯＵＴ１は、指紋データ取得開始信号ＳＴ２として、指紋データ取得センサー周辺部２５へと入力される。
【００２８】
図６は指置き検知センサー２３、比較用センサー２３ｒおよび検知部２４のスイッチ動作のタイミングチャートである。
まず、時刻Ｔ１においてスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ５をＯＮし、指置き検知センサー２３、比較用センサー２３ｒおよびセンスアンプＳＡ１を初期化する。
次に、時刻Ｔ２においてスイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ６をＯＮし、指置き検知センサー２３の出力をセンスアンプＳＡ１に入力する。
次に、時刻Ｔ３においてスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ５をＯＮして指置き検知センサー２３、比較用センサー２３ｒおよびセンスアンプＳＡ１を再び初期化し、時刻Ｔ４においてスイッチＳＷ４をＯＮし、比較用センサー２３ｒの出力をセンスアンプＳＡ１に入力する。Ｔ１以後はＴ１〜Ｔ４を交互に繰り返す。
このように、センスアンプＳＡ１に交互に指置き検知センサー２３と比較用センサー２３ｒの出力を入力することにより、センスアンプＳＡ１からの電圧出力が交互にコンパレータＣＰ１に入力され、上記のように指による容量値の増大が検出される。
【００２９】
図７は誤検出防止用の回路例であり、検知部２４を構成するコンパレータＣＰ１以降に接続する部分の回路である。
即ち、コンパレータＣＰ１の出力を検出動作周期のクロックＣＬＫでシフトレジスタＳＲに取り込み、シフトレジスタＳＲの段数の回数、図７では４段のシフトレジスタなので４回、連続して検出信号が入力された場合のみ、検出確定信号ＯＵＴ４が出力される。
これにより、突発的な外乱により指が置かれていないのにコンパレータから検知信号が出た場合の誤検知を防止できる。
【００３０】
図８は指紋データ取得センサー２２と指紋データ取得センサー周辺部２５の具体的な構成を示す回路図である。
指紋データ取得センサー２２はセンサーセルがアレイ状に集積された構成であり、図面はその一部を示している。指紋データ取得センサー２２の各センサーセルにおいて指の表面との間にコンデンサを構成する電極が、スイッチＳＷ９を介して接地され、一方、スイッチＳＷ１０を介して複数本のセンスライン（ＳＬ１，ＳＬ２．ＳＬ３・・・）に接続されている。
また、上記の指置き検知センサー２３と同様に、指紋データ取得センサー２２に対しても比較用のダミーセンサーＤＳが設けられている。このダミーセンサーＤＳもまた、図３のレイアウトにおいて通常指が置かれない領域に配置される。
【００３１】
各センスライン（ＳＬ１，ＳＬ２．ＳＬ３・・・）は指紋データ取得センサー周辺部２５に接続されている。指紋データ取得センサー周辺部２５は、上記の検知部２４と類似した構成となっており、例えば各センスライン（ＳＬ１，ＳＬ２．ＳＬ３・・・）から入力された各センサーセルに蓄積された電荷がセンスアンプＳＡ２で電荷／電圧変換されて増幅され、コンパレータＣＰ２およびラッチ回路ＬＣ２を介して指紋データＦＤとして出力される。コンパレータＣＰ２には、ダミーセンサーＤＳからの基準電圧Ｖrefも入力されるようにスイッチが設けられ、指紋データ取得センサー２２からのデータと基準電圧Ｖrefを比較してＡＤ変換を行う構成となっている。
【００３２】
また、センスアンプＳＡ２およびコンパレータＣＰ２には、検知部２４から出力された指紋データ取得開始信号ＳＴ２の入力端子が設けられている。
センスアンプＳＡ２およびコンパレータＣＰ２の構成は、実質的に図５（ａ）および図５（ｂ）に示す構成と同様となっており、即ち、センスアンプＳＡ２およびコンパレータＣＰ２に検知部２４から指紋データ取得開始信号ＳＴ２が入力されることで、センスアンプＳＡ２およびコンパレータＣＰ２が起動する構成である。従って、検知部２４が指紋データ取得開始信号ＳＴ２を出力するまでは、センスアンプＳＡ２およびコンパレータＣＰ２は起動しておらず、即ち、指紋データ取得センサー周辺部２５が起動していないことに相当する。
【００３３】
ここで、本実施形態に係る指紋センサーがスイープ式であり、即ち、指紋データ取得センサー２２の第１読み取り面が指紋領域よりも小さく、第１読み取り面に指を接触させながら移動させたときに指の指紋領域を分割して読み取る方式であり、このように分割して得られた指紋データＦＤが個々に照合ブロック３へと出力される。
照合ブロック３の照合部３２は、得られた指紋データを再構成する再構成部を含んでおり、上記のように分割して得られた指紋データを再構成部において１つに合成する。
合成された指紋領域全体の指紋データが、記憶部３１から読み出された登録データとが照合部３２において照合される。
【００３４】
次に本実施形態に係る指紋センサーを備えた指紋照合装置の動作について説明する。
図９は、本実施形態に係る指紋照合装置の動作を説明するフローチャートである。
指紋照合動作がスタートすると、指紋照合装置が初期状態にされる（ＳＴＥＰ１）。初期状態では、指紋センサー２は動作しておらず、消費電力はほぼゼロの状態となっている。
【００３５】
次に、照合ブロック３から指紋センサー２に起動信号ＳＴ１が入力される（ＳＴＥＰ２）。
【００３６】
起動信号ＳＴ１が指紋センサー２の検知部２４に入力されると、指置き検知用データが取得される（ＳＴＥＰ３）。即ち、起動信号ＳＴ１を受けて検知部２４内のセンスアンプＳＡ１およびコンパレータＣＰ１が起動し、指置き検知センサー２３の各センサーセルの電極に電荷がセンスアンプＳＡ１へと入力される。
【００３７】
さらに、検知部２４内のセンスアンプＳＡ１およびコンパレータＣＰ１が起動されたことにより、指置き検知センサー２３の第２読み取り面上における指の有無が検知される（ＳＴＥＰ４）。
【００３８】
以上のステップまでは、指紋データ取得センサー２２および指紋データ取得センサー周辺部２５は動作していない。指置き検知センサー２３および検知部２４の回路規模は、指紋データ取得センサー２２および周辺部２５に比べて十分小さいことから、以上のステップまでの消費電力は指紋データ取得センサー２２および周辺部２５が動作しているときよりも十分に小さく、消費電力を大きく抑制することができる。
【００３９】
上記の第２読み取り面上における指の有無の検知（ＳＴＥＰ４）時に、図１０の模式図に示すように、センサー部２１に設けられた指置き検知センサー２３の第２読み取り面に読み取り対象となる指Ｆを接触させていると、第２読み取り面に指が置かれていることを検知し（Ｙｅｓ）、検知部２４から指紋データ取得センサー周辺部２５に指紋データ取得開始信号ＳＴ２が入力され、指紋データ取得センサー周辺部２５のセンスアンプＳＡ２およびコンパレータＣＰ２が起動して、指紋データ取得センサー２２での指紋データＦＤの取得が開始される（ＳＴＥＰ５）。第２読み取り面に指が置かれていることを検知しないとき（Ｎｏ）は、指置き検知用データの取得（ＳＴＥＰ３）と第２読み取り面上における指の有無の検知（ＳＴＥＰ４）が繰り返される。
指置き検知センサー２３の第２読み取り面は指紋データ取得センサー２２の第１読み取り面の近傍に設けられているので、第２読み取り面に指が置かれていることは第１読み取り面上にも指Ｆが接触しているか、または指Ｆが少なくとも第１読み取り面の近傍にあることを示しており、指紋データ取得センサー２２およびその周辺部２５が動作を開始しても無駄な電力が消費されることはない。
【００４０】
本実施形態の指紋照合装置の指紋センサーはスイープ式であるので、指紋データ取得センサー２２での指紋データＦＤの取得時には、図１０に示すように指Ｆを第１読み取り面に接触させながらスライド方向ＤＲSにスライドさせる。このとき、指紋データ取得（ＳＴＥＰ５）時においては、指Ｆの移動に応じて指Ｆの指紋領域が複数個の領域に分割されて読み取られる。
【００４１】
次に、上記のように分割して得られた指紋データＦＤが、上述のように図１に示す照合ブロック３へと出力される（ＳＴＥＰ６）。
指紋データの出力が終了した時点で、指紋センサー２の全ての回路の動作を終了させることができる。
【００４２】
以降は、照合ブロック３内での処理となる。即ち、照合ブロック３の照合部３２に含まれる再構成部において、上記の分割して得られた指紋データを１つに合成する（ＳＴＥＰ７）。
例えば、図１１の模式図に示すように、ｔ1〜ｔ6の６個に分割して取得された指紋データを指紋パターンのつなぎ目が一致するようにつなぎ合わせ、指紋領域全体に相当する１つの指紋データに合成する。
【００４３】
次に、合成された指紋領域全体の指紋データＦＤと、これとは別に予め取得された指紋データであって、記憶部３１に記憶されていた登録データとを照合部３２において照合する（ＳＴＥＰ８）。
照合の結果、即ち入力された指紋データＦＤと登録データの一致または不一致の別などを外部出力あるいは不図示の表示部で表示する。
以上で、指紋照合装置の動作が終了する。
【００４４】
本実施形態の指紋センサーおよび指紋照合装置は、例えば特許文献２に記載の指紋センサーまた指紋照合装置などに適用することが可能である。
【００４５】
上記の本実施形態に係る指紋センサーおよびこれを備えた指紋照合装置、並びに、指紋読み取り方法によれば、小規模な指置き検知センサーとその周辺回路である検知部を動作させ、指が置かれたのを検知したときに指紋データ取得のために回路全体を動作させることが可能になるため、指が置かれていないときに消費する電力を低減させることが可能になる。
また、周期的に指の有無を検知し、検知状態が複数回連続した時に検知信号を出すようにすることにより、突発的な外乱による誤検知が抑制される。
【００４６】
第２実施形態
本実施形態は、指紋領域以上の大きさの読み取り面に指を接触させ、指紋領域を一度に読み取る、いわゆるエリア型の指紋センサーを備えた指紋照合装置である。
図１２は本実施形態に係る指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る指紋照合装置１ａは、実質的に図１に示す第１実施形態の指紋センサーおよびそれを備えた指紋照合装置と同様の構成であるが、指紋センサー２を構成するセンサー部２１ａが、指紋領域以上の大きさの第１読み取り面を有するエリア型の指紋データ取得センサー２２ａと、第１実施形態と同様の指置き検知センサー２３とを有しており、また、指紋データ取得センサー周辺部２５ａはエリア型の指紋データ取得センサー２２ａに対応した構成となっており、また、照合ブロック３の照合部３２ａが指紋センサー２から入力された指紋データを合成するための再構成部を含んでいないことが異なる。
エリア型であるので、指紋データ取得センサー２２ａで指紋領域全体の指紋データを一度に読み取り、得られた指紋データが指紋センサー２から照合ブロック３へと出力される。
上記以外の構成は、第１実施形態と同様とすることができる。
【００４７】
図１３は指紋センサー２のレイアウトの具体例を示す平面図である。
指紋データ取得センサー２２ａは指紋領域以上の大きさのエリアを有し、例えば１２８×１２８個のセンサーがアレイ状に配置されて構成される。
指置き検知センサー２３は、指紋データ取得センサー２２ａのエリアに隣接し、例えば８個ずつ計１６個のセンサーセルが離散的に配置された構成となっている。
センサー部の周辺回路である検知部２４および指紋データ取得センサー周辺部２５ａは、指置き検知センサー２３と指紋データ取得センサー２２ａの周辺のエリア（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）などに配置される。
【００４８】
指置き検知センサー２３上に指が置かれたことを検知したときには実質的に指紋データ取得センサー２２ａの第１読み取り面上にも指が置かれているような構成とするため、指置き検知センサー２３の第２読み取り面は指紋データ取得センサー２２ａの第１読み取り面とは異なる領域、例えば近傍に配置するが、指紋データ取得センサー２２ａがエリア型であることから指紋領域に対して相対的に広く、指置き検知センサー２３を指紋データ取得センサー２２ａの近傍に設けても十分ではない場合がある。
このような場合には、指置き検知センサー２３を指紋データ取得センサー２２ａに隣接して設けるか、あるいは指紋データ取得センサー２２ａのエリア内であって指紋データ取得の邪魔とならない領域を確保してレイアウトすることが好ましい。
【００４９】
上記の本実施形態においても、小規模な指置き検知センサーとその周辺回路である検知部を動作させ、指が置かれたのを検知したときに指紋データ取得のために回路全体を動作させることが可能になるため、指が置かれていないときに消費する電力を低減させることが可能になり、また、周期的に指の有無を検知し、検知状態が複数回連続した時に検知信号を出すようにすることにより、突発的な外乱による誤検知が抑制される。
【００５０】
本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、指置き検知センサーの配置場所としては、指紋センサーの読み取り面上に指を置いたときに指が当たる場所であればよく、必ずしも指紋データ取得センサーの周辺でなくてもよい。
また、検知部の回路構成は、実施形態で示したものに限らず、種々の回路構成を採用することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の指紋センサーは、コンピュータネットワーク上のセキュリティーシステムや、携帯端末などにおける本人確認ツールなどに用いられる指紋センサーに適用できる。
本発明の指紋照合装置は、コンピュータネットワーク上のセキュリティーシステムや、携帯端末などにおける本人確認ツールなどに用いられる指紋照合装置に適用できる。
本発明の指紋読み取り方法は、指紋照合を行うために指紋を読み取る方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置の指紋データ取得センサーの模式断面図である。
【図３】図３は本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置の指紋センサーのレイアウトの具体例を示す平面図である。
【図４】図４は本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置の指置き検知センサーと検知部の具体的な構成を示す回路図である。
【図５】図５（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置の検知部のセンスアンプおよびコンパレータの等価回路図である。
【図６】図６は本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置の指置き検知センサー、比較用センサーおよび検知部のスイッチ動作のタイミングチャートである。
【図７】図７は本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置の誤検出防止用の回路例である。
【図８】図８は本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置の指紋データ取得センサーと指紋データ取得センサー周辺部の具体的な構成を示す回路図である。
【図９】図９は本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置において第２読み取り面上に指を置いてスライドさせる様子を説明する模式図である。
【図１１】図１１は本発明の第１実施形態に係る指紋照合装置において合成した指紋データを示す模式図である。
【図１２】図１２は本発明の第２実施形態に係る指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は本発明の第２実施形態に係る指紋照合装置の指紋センサーのレイアウトの具体例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…指紋照合装置、２…指紋センサー、３…照合ブロック、２１…センサー部、２２，２２ａ…指紋データ取得センサー、２３…指置き検知センサー、２３ｒ…比較用センサー、２４…検知部、２５，２５ａ…指紋データ取得センサー周辺部、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ…周辺のエリア、３１…記憶部、３２，３２ａ…照合部、１０１…シリコン基板、１０２…層間絶縁膜、１０３…金属電極、１０４…保護層、ＣＬＫ…クロック、ＣＰ１，ＣＰ２…コンパレータ、ＤＳ…ダミーセンサー、ＤＲS…スライド方向、Ｆ…指、ＦＤ…指紋データ、ＧＮＤ…接地、ＩＮ１〜３…入力、ＬＣ１，ＬＣ２…ラッチ回路、ＯＵＴ１〜４…出力、ＲＳ…負荷抵抗素子、ＳＡ１，ＳＡ２…センスアンプ、ＳＬ，ＳＬ１〜３…センスライン、ＳＲ…シフトレジスタ、ＳＴ１…起動信号、ＳＴ２…指紋データ取得開始信号、ＳＴＥＰ１〜８…ステップ、ＳＷ１〜ＳＷ８…スイッチ、Ｖdd…電源電圧。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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